i
KARAKTERISTIK FISIK DAN KIMIA KOMPOS BOKASHI,
ARANG SEKAM, DAN ARANG KAYU TERHADAP
PENYERAPAN GAS AMONIAK (NH
3)
Oleh :
MIA JULIANA
F34062191
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
ii
KARAKTERISTIK FISIK DAN KIMIA KOMPOS BOKASHI,
ARANG SEKAM, DAN ARANG KAYU TERHADAP
PENYERAPAN GAS AMONIAK (NH
3)
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Depatermen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
MIA JULIANA
F34062191
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
iii
© Hak cipta milik Mia Juliana, tahun 2011
Hak cipta dilindungi
iv
Mia Juliana. F34062191. Karakteristik Fisik dan Kimia Kompos bokashi, Arang
sekam, dan Arang kayu Terhadap Penyerapan Gas Amoniak (NH
3). Dibawah
bimbingan Mohamad Yani.
RINGKASAN
Biofilter telah banyak digunakan sebagai metode penghilangan gas penyebab bau karena metode ini lebih murah, mudah, dan mampu menghilangkan bau secara sempurna. Aplikasi biofilter dalam industri dilakukan dengan menggunakan bahan pengisi yang kurang diketahui karakteristiknya. Karateristik fisik, kimia dan biologi bahan-bahan tersebut dapat dijadikan landasan untuk meningkatkan kinerja biofilter sehingga, diperlukan informasi yang berkaitan dengan sifat bahan yang sesuai dengan persyaratan bahan sebagai bahan pengisi.
Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan sifat fisik dan kimia kompos bokashi, arang sekam, dan arang kayu serta menentukan bahan yang terbaik terhadap penyerapan amoniak secara fisik dan kimia.
Dalam melakukan penelitian bahan pengisi yang digunakan adalah kompos bokashi, arang sekam, dan arang kayu, serta larutan amoniak dengan konsentrasi 5% sebagai polutan. Kompos digunakan karena mengandung nutrisi bagi pertumbuhan mikroorganisme dan kaya akan bakteri. Arang sekam mampu meningkatkan porositas bahan. Arang kayu digunakan untuk melihat sifatnya yang dapat menggantikan penggunaan arang aktif. Arang aktif adalah bahan pengisi yang banyak digunakan, tetapi arang aktif lebih mahal dan lebih selektif menyerap bau.
Penelitian dilakukan dengan beberapa uji, antara lain kadar air, densitas, porositas, penurunan tekanan, water holding capacity (WHC), polutan holding capacity (PHC), pH, dan kandungan C, N, dan P bahan. Data dianalisis dengan metode deskriptif terhadap komposisi bahan pengisi yang terbaik. Dari hasil penelitian dapat dinyatakan bahwa arang sekam memiliki sifat sangat baik dalam menyerap bau amoniak, yaitu memiliki, porositas, kemampuan pori bahan memegang air, serta WHC dan PHC yang tinggi, dan memiliki densitas, kemampuan memegang udara, penurunan tekanan bahan yang rendah, waktu jenuh yang lama, serta rasio C/N yang tinggi. Arang sekam mampu mengadsorbsi amoniak sebanyak 1.5x10-3 g-N/g bk. Metode ranking menghasilkan arang sekam terbaik dan arang kayu lebih baik dari kompos bokashi.
v
Mia Juliana. F34062191. Physical and Chemical Characteristic of Compost,
Husk Carbon, and Wood Carbon toward the Ammonia Adsorbtion (NH
3).
Supervised by : Mohamad Yani.
ABSTRACT
Biofilter has used as one of method to remove odorous gas, because of inexpensive, easy, and can remove the odor perfectly. In industries, the application of biofilter conducted using packing material with less information about its characteristic. Physical, chemical, and biological characteristic can support to increase biofilter quality so, it needs the informations about material characteristic and appropriate as the packing material requirements.
The objective of the research are to determine the best of physical and chemical characteristic of compost, husk carbon, and wood carbon toward the adsorbtion of ammonia and compositions of such materials.
The type of packing material that used are compost, husk carbon, and wood carbon. Ammonia solution with concentration 5% was used as the pollutant. Compost is packing material rich and nutrious for microorganisms growth. Husk carbon can increase the porosity of packing material. Wood carbon is used to assess its characteristic as substitution of actived carbon. Actived carbon is one of packing material but, more expensive and selective to adsorb the odor compared with others .
The physical and chemical characteristic of packing material were conducted to assess certain parameter such as moisture content, density, porosity, pressure drops, water holding capacity (WHC), pollutant holding capacity (PHC), pH, and the content of Carbon, Nitrogen, and Phosporous. The data is analyzed by descriptive analysis for comparing performanced of those composition of packing material.
From the physical and chemical experiment, husk carbon has the best result in ammonia adsorbtion, the highest porosity, WHC, and PHC, the lowest density and pressure drops, it’s need a long time to saturate of ammonia and has the highest ratio of C/N. Husk carbon can adsorb 1.5x10-3 g-N/g bk of ammonia. For all parameters performance ranking, husk carbon is better than wood carbon , and wood carbon is better than compost.
vi
Judul Skripsi : Karakteristik Fisik dan Kimia Kompos Bokashi, Arang Sekam, dan
Arang Kayu terhadap Penyerapan Gas Amoniak (NH
3).
Nama :
Mia Juliana
NIM :
F34062191
Menyetujui:
Dosen Pembimbing,
(Dr. Ir. Mohamad Yani, M. Eng)
NIP. 19630805 199002 1 001
Menyetujui:
Ketua Depatermen,
(Prof. Dr. Nastiti Siswi Indrasti)
NIP. 19621009 198903 2 001
P m t m B A Pertanian, Fak melakukan Pra tahun 2009. Pa menyelesaikan BOKASHI, A
AMONIAK (N Mia Ju Siregar menye tahun Negeri Pada t Ujian kultas Teknolog
aktek Lapangan ada bulan Janu n tugas akhir y ARANG SEK
NH3)”
BIOD
uliana dilahirka r dan ibu R lesaikan pendi 1994-2000, SL i Lubuk Pakam tahun 2006, p Saringan M gi Pertanian IP n di PTPN IV uari 2011, penu yang berjudul KAM, DAN
DATA PEN
an di Balata p Rosmiana S.
idikan dasar d LTP Negeri 1 m tahun 2003-2
enulis diterim asuk IPB (US PB. Pada seme (Persero) Unit ulis dinyatakan
“KARAKTE
ARANG KA
NULIS
ada tanggal 30 Anak ketiga di SD RK Ser 1 Lubuk Paka
006.
ma di Institut P SMI) pada De ester VI penuli Usaha Adolin n lulus dari pe ERISTIK FIS
AYU TERHA
0 Juli 1988 da a dari lima rdang Murni 2 am tahun
200-Pertanian Bog epartemen Te is diberikan ke na, Perbaungan
erguruan tinggi SIK DAN KIM
ADAP PENYE
ari bapak Mint bersaudara 2 Lubuk Paka -2003 dan SM
viii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul “KARAKTERISTIK FISIK DAN KIMIA KOMPOS BOKASHI, ARANG SEKAM, DAN
ARANG KAYU TERHADAP PENYERAPAN GAS AMONIAK (NH3)’’ merupakan karya tulis saya pribadi dengan arahan Dosen Pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Januari 2011 Yang membuat pernyataan
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada YESUS KRISTUS TUHAN saya. sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. Skripsi ini ditulis berdasarkan penelitian penulis yang dilakukan di Laboratorium Bioindustri TIN, FATETA, IPB, mulai bulan Juni sampai dengan bulan November 2010.
Selama pelaksanaan penelitian dan penulisan skripsi ini penulis banyak sekali mendapatkan bantuan dan arahan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih yang setulus-tulusnya kepada:
1. Dr. Ir. Mohamad Yani, M. Eng., selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan arahan, pembelajaran, motivasi, dan bimbingan selama penelitian dan penulisan skripsi ini. 2. Para laboran yang telah banyak membantu penulis selama penelitian di laboratorium.
3. Orang tua saya, abang, kakak dan adik-adik yang saya sayangi yang telah banyak mendorong dan membantu saya dalam hal moril dan materil dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
4. Ka Puji Rahmawati dan Sukardi yang telah banyak memberikan saran, pelajaran, dan bantuan moril dan bahan-bahan penelitiannya kepada penulis selama penelitian.
5. Teman-teman TIN 43 yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu yang banyak membantu penulis selama melakukan penelitian dan menemani saya lembur di lab.
Penulis menyadari masih banyak yang harus disempurnakan dalam skripsi ini, untuk itu penulis menerima semua saran dan kritik yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat khususnya dalam penanganan limbah gas dan bau.
Bogor, Januari 2011
ii
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR TABEL ... iv
DAFTAR GAMBAR ... v
DAFTAR LAMPIRAN ... vi
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1 LATAR BELAKANG ... 1
1.2 TUJUAN PENELITIAN ... 2
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3
2.1 AMONIAK (NH3) ... 3
2.2 PENGGUNAAN NH3 DI INDUSTRI ... 3
2.3 PENANGANAN BAU AMONIAK ... 4
2.3.1 FISIK ... 4
2.3.2 BIOLOGI ... 4
2.4 ADSORBSI NH3 ... 5
2.5 JENIS BAHAN PENGISI ... 6
2.5.1 KOMPOS BOKASHI ... 7
2.5.2 ARANG SEKAM ... 7
2.5.3 ARANG KAYU ... 7
2.6 BIOFILTER ... 7
III. METODOLOGI PENELITIAN ... 9
3.1 BAHAN DAN ALAT ... 9
3.2 METODE PENELITIAN ... 9
3.2.1 PERSIAPAN BAHAN PENYERAP DAN POLUTAN ... 9
3.2.2 PENGUJIAN SIFAT FISIK BAHAN ... 9
3.2.3 ANALISIS PENYERAPAN NH3 ... 11
3.3 ANALISIS DATA ... 11
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 12
4.1 KARAKTERISTIK FISIK BAHAN PENGISI ... 12
4.1.1 KADAR AIR ... 12
iii
4.1.3 POROSITAS ... 14
4.1.4 PENURUNAN TEKANAN (PRESSURE DROPS) ... 16
4.1.5 WATER HOLDING CAPACITY (WHC) ... 18
4.1.6 POLLUTANT HOLDING CAPACITY (PHC) ... 20
4.2 KARAKTERISTIK KIMIA BAHAN PENGISI ... 23
4.2.1 pH BAHAN ... 23
4.2.2 PENGAMATAN MIKROSKOPIK ... 24
4.2.3 KOMPOSISI C, N, P BAHAN PENGISI... 26
4.3 PERBANDINGAN PARAMETER BAHAN MENGGUNAKAN METODE RANKING ………. 27
4.3.1 KOMPOS BOKASHI, ARANG SEKAM, DAN ARANG KAYU ... 27
4.3.2 KOMPOSISI BAHAN PENGISI... 27
V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 30
5.1 KESIMPULAN ... 30
5.2 SARAN ... 30
DAFTAR PUSTAKA ... 31
iv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Data Fisik Amoniak ... 3
Tabel 2. Dampak Amoniak ... 3
Tabel 3. Komposisi Bahan Pengisi yang Diuji ... 10
Tabel 4. Kadar air dan Densitas Kompos bokashi, Arang sekam, dan Arang kayu ... 12
Tabel 5. Penurunan Tekanan Bahan... 17
Tabel 6. Fungsi Linear Kurva WHC ... 19
Tabel 7. Fungsi Logaritma Kurva Adsorbsi Gas Amoniak ... 21
Tabel 8. Fungsi Logaritma Kurva Desorbsi Gas Amoniak ... 23
Tabel 9. Nilai Derajat Keasaman (pH) Bahan Pengisi ... 24
Tabel 10. Efisiensi Penghilangan Amoniak dari Beberapa Bahan yang Pernah Digunakan ... 25
Tabel 11. Kandungan C, N, dan P Kompos bokashi, Arang sekam, dan Arang Kayu ... 26
Tabel 12. Metode Ranking Terhadap Parameter Uji pada Kompos bokashi, Arang sekam, dan Arang kayu ... 28
v
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Biofilter (a), Biotrickling Filter (b), dan Bioscrubber (c) ... 5
Gambar 2. Kurva Adsorbsi Isotherm Freundlich ... 6
Gambar 3. Mekanisme Proses Metabolisme dalam Biofilm ... 8
Gambar 4. Kolom Bahan Pengisi dan Pipa U ... 10
Gambar 5. Tempat Penjenuhan Bahan Pengisi ... 11
Gambar 6. Kadar Air Komposisi Bahan Pengisi ... 13
Gambar 7. Densitas Komposisi Bahan Pengisi ... 14
Gambar 8. Porositas Kompos bokashi, Arang sekam, dan Arang kayu ... 15
Gambar 9. Nilai Porositas Komposisi Bahan Pengisi ... 15
Gambar 10. WHC Kompos bokashi, Arang sekam, dan Arang kayu ... 18
Gambar 11. WHC Komposisi Bahan Pengisi ... 19
Gambar 12. Pollutant Holding Capacity Bahan ... 20
Gambar 13. PHC Komposisi Bahan Pengisi ... 21
Gambar 14. Desorbsi Gas Amoniak oleh Komposisi Kompos bokashi, Arang sekam, dan Arang kayu ... 22
Gambar 15. Desorbsi Gas Amoniak oleh Komposisi Bahan Pengisi ... 22
vi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Metode Analisis Proksimat ... 35
Lampiran 2. Cara Kerja Pengujian Fisika ... 36
Lampiran 3. Data Hasil Pengujian Sifat Fisik Bahan ... 38
Lampiran 4. Perhitungan Penurunan Tekanan ... 44
Lampiran 5. Uji ANOVA ... 45
Lampiran 6. Uji Lanjut Statistik (Uji Jarak Duncan) ... 48
1
I.
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Bahan pengisi merupakan media yang digunakan sebagai tempat tumbuhnya bakteri pendegradasi gas penyebab bau. Sebagai media pendegradasi gas penyebab bau, bahan pengisi merupakan bagian yang paling penting dalam sebuah sistem biofilter. Oleh sebab itu, diperlukan hal-hal yang mendukung berkaitan dengan biofilter, seperti sifat bahan pengisi; baik fisik, kimia, dan biologi, ketersediaan bahan pengisi, harga bahan yang digunakan, kandungan nutrisi bagi bakteri, serta kemampuan bahan dalam menyerap bau. Jenis bahan pengisi yang paling umum digunakan adalah kompos, tanah, dan arang aktif. Selain media organik tersebut, Hirai et. al. (2001), telah menggunakan media sintetik atau inorganik sebagai bahan pengisi sebuah biofilter.
Pengendalian limbah gas penyebab bau dengan biofilter merupakan metode biologis dalam penanganan limbah udara yang ramah lingkungan karena memanfaatkan mikroorganisme untuk mendegradasi limbah bau. Menurut Mc Nevin dan Barford. (2000), penanganan biologis yang paling umum digunakan adalah biofilter. Apabila dibandingkan dengan biotrickling filters, maka biofilter mempunyai beberapa keuntungan antara lain; pengoperasiannya sederhana, modalnya sedikit, biaya pengoperasian rendah, dan dapat mengurangi polusi bau (Iranpour et al. 2005).
Proses degradasi dalam biofilter berlangsung dengan diawali terjadinya proses adsorbsi dan absorbsi gas penyebab bau ke dalam lapisan tipis (biofilm) yang terbentuk dalam media. Adsorbsi berlangsung hingga bahan yang digunakan jenuh akan gas, selanjutnya akan terjadi proses absorbsi dan desorbsi, yaitu bahan melepaskan gas hingga jumlah tertentu yang mampu ditahan oleh bahan. Bahan yang digunakan dalam proses adsorbsi haruslah bahan yang memiliki kemampuan mengadsorb gas dalam jumlah besar dan mampu menahan gas dalam waktu yang lama.
Penggunaan biofilter telah banyak dilakukan dalam industri, seperti indutri karet. Aplikasi sistem biofilter tersebut tidak jarang dilakukan tanpa mengetahui terlebih dahulu karakteristik masing-masing bahan yang akan digunakan. Bahan tersebut langsung digunakan sebagai bahan pengisi biofilter. Untuk itu, sebelum mengaplikasikan bahan sebagai media biofilter, perlu diketahui karakteristik bahan, baik fisik, kimia, dan biologi. Karakteristik setiap bahan yang akan digunakan sebagai media pengadsorbsi gas dalam sistem biofilter tentu akan berbeda. Setiap sifat bahan yang dipilih akan menjadi landasan yang mendukung keberhasilan proses degradasi dan jumlah gas yang mampu dijerap oleh bahan.
2
Bahan pengisi yang digunakan dalam penelitian ini adalah kompos bokashi, arang sekam, dan arang kayu. Pemilihan kompos bokashi dilakukan karena kompos merupakan bahan yang mampu menyediakan nutrisi bagi pertumbuhan dan perkembangan bakteri pendegradasi amoniak serta kompos kaya akan mikroorganisme. Arang sekam merupakan bahan yang bersifat poros, sehingga mampu meningkatkan keporosan bahan pengisi. Arang kayu merupakan bahan yang jarang sekali digunakan sebagai alternatif bahan pengisi biofilter. Arang kayu dipilih untuk melihat kemungkinan bahan ini mampu menggantikan penggunaan arang aktif yang banyak digunakan sebagai bahan pengisi. Arang aktif merupakan bahan pengisi yang mampu menyerap gas amoniak dengan efisiensi penghilangan bau sekitar 80%. Arang kayu diharapkan juga mampu menyerap bau amoniak.Dalam penelitian ini dipilih gas amoniak sebagai polutan. Amoniak telah banyak digunakan sebagai bahan kimia bagi kegiatan industri. Penggunaan amoniak dalam kegiatan industri akan menghasilkan emisi amoniak. Industri karet merupakan salah satu contoh industri yang menghasilkan amoniak dalam junlah besar, yaitu sekitar 1-600 ppm. Amoniak memberikan pengaruh buruk bagi tubuh apabila terhirup dalam kadar tertentu. Selain itu, amoniak bersifat korosif bagi benda logam dan bersifat toksik.
Dari penelitian ini diharapkan diperoleh sifat fisik dan kimia kompos bokashi, arang sekam, dan arang kayu sebagai media penyerap bau amoniak yang dapat diaplikasikan dalam sebuah biofilter.
1.2 TUJUAN PENELITIAN
3
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 AMONIAK (NH
3).
Amoniak adalah gas yang berbau busuk dan mudah menguap. Secara fisik amoniak memiliki sifat sebagai berikut:
Tabel 1. Data Fisik Amoniak.
Titik didih : -33°C (-28°F) Titik beku : -78°C (-108°F)
Tekanan uap : 10 atm pada 25.7°C Evaporasi rata-rata (air=1): lebih cepat dari pada air Specific gravity (H2O=1): 0.682 pada 4°C
(39°F)
Solubilitas dalam air : 89.9 g/100 cc pada 0°C dan 7.4 g/100 cc pada 100°C
Persen Volatil : 100% Tegangan permukaan : 23.4 Dynes/cm pada 11.1°C Penampakan dan bau : gas/cairan tidak
berwarna dan berbau tajam
Densitas (udara=1): 0.596 pada 0°C (32°F)
Sumber : BOC Gases (1996), www.brown.edu
Amoniak dapat menimbulkan dampak yang berbahaya bagi tubuh bila terpapar atau terhirup. Pengaruh amoniak apabila terpapar atau terhirup dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Dampak Amoniak
Kadar Amoniak Gejala yang timbul
5 ppm Bau nya mulai tercium
6 ppm Iritasi pada mukosa mata dan saluran napas 25 ppm Kadar maksimum yang dapat diterima selama 8 jam 35 ppm Kadar maksimum yang dapat diterima selama 10 menit 40 ppm Mulai menyebabkan sakit kepala, mual, hilang nafsu makan Sumber : Departemen Kesehatan (2010), www.depkes.go.id
2.2 PENGGUNAAN NH
3DI INDUSTRI
4
dengan mencampurkan amoniak dengan air tanpa proses kimiawi tambahan, amoniak banyak digunakan sebagai refrigerant sebelum ditemukannya dichlorodifluoromethane (Freon), amoniak juga digunakan sebagai desinfektan, dan amoniak cair digunakan sebagai bahan bakar pada roket (Sutrasno 2009, staff.ui.ac.id).2.3 PENANGANAN BAU AMONIAK
Gas amoniak yang ada udara yang terhirup dalam konsentrasi dan jangka waktu tertentu dapat merusak kesehatan organ tubuh dan menimbulkan bau yang tidak sedap. Untuk menghindari dampak negatif yang ditimbulkannya perlu dilakukan penanganan bau amoniak. Tindakan penanganan dapat dilakukan secara fisik dan biologi.
2.3.1 Fisik
Beberapa metode telah dikaji sebagai upaya pengendalian pencemaran udara. Devinny et al. (1999), menambahkan beberapa metode yang dapat digunakan untuk menangani limbah gas antara lain :
1. Kondensasi: Limbah gas yang pekat dilakukan pendinginan dan dikompres
2. Insinerasi: Terdiri dari insinerasi termal (700-1400°C) dan insinerasi katalis (300-700°C dengan katalis platinum, palladium, dan rubidium).
3. Adsorpsi: Adsorpsi terjadi dalam bahan pada fixed atau fluidized bed seperti karbon aktif atau zeolit dan sangat efektif untuk uap dengankonsentrasi rendah.
4. Absorpsi: Penghilang limbah gas pencemar dengan larutan penyerap, seperti air maupun pelarut organik (minyak silikon). Kesuksesan ditentukan oleh afinitas polutan terhadap cairan.
5. Sistem membran: Menggunakan perbedaan tekanan pada dua sisi membran. Tekanan aliran gas sekitar 310-1400 kPa.
Penanganan secara fisik masih meninggalkan residu lain yang dapat menimbulkan masalah lain terhadap lingkungan.
2.3.2 Biologi
5
Gambar 1. Biofilter (a), Biotrickling Filter (b), dan Bioscrubber (c) (Yuwono 2003).2.4 ADSORBSI NH
3Sorpsi merupakan istilah yang digunakan untuk menggambarkan pergerakan materi dari satu fasa ke fasa lain. Bila sorpsi hanya terjadi pada permukaan fasa lain disebut adsorpsi, sedangkan bila materi tersorpsi terbagi rata di seluruh fasa disebut absorpsi. Adsorben adalah padatan atau cairan yang mengadsorbsi, sedangkan adsorbat adalah padatan, cairan atau gas yang diadsorbsi. Proses adsorbsi dapat terjadi antara padatan dengan padatan, gas dengan padatan, gas dengan cairan, dan cairan dengan padatan (Ketaren 1986). Menurut Setyaningsih (1995), adsorbsi adalah proses terjadinya perpindahan massa adsorbat dari fase gerak (fluida pembawa adsorbat) ke permukaan tempat-tempat aktif di permukaan adsorben.
Ada dua metode adsorbsi, yaitu adsobrsi secara fisik (physicosorption) dan adsorbsi secara kimia (chemoisorption) (Pari 1995). Adsorbsi secara fisik terjadi karena perbedaan energi atau gaya tarik menarik elektrik (gaya Van der Waals), sehingga molekul-molekul adsorbat secara fisik terikat pada molekul adsorben. Jenis adsorbsi ini umumnya adalah lapisan ganda (multi layer) dalam hal ini tiap lapisan molekul terbentuk di atas lapisan-lapisan yang proporsional dengan konsentrasi kontaminan. Makin besar konsentrasi kontaminan dalam suatu larutan, maka makin banyak lapisan molekul yang terbentuk pada adsorben. Adsorbsi fisik ini dapat balik (reversible), yang berarti ion-ion atau atom-atom yang terikat dapat dilepaskan kembali dengan bantuan pelarut tertentu yang sesuai dengan sifat ion yang diikat. Adsorbsi secara kimia, ikatan yang terjadi adalah ikatan kimia yang kuat dan tidak dapat balik (irreversible) karena pada pembentukannya diperlukan energi pengaktifan, sehingga untuk melepaskannya diperlukan energi yang besarnya relatif sama dengan energi pembentukan.
Setyaningsih (1995) menerangkan mekanisme adsorbsi, sebagai berikut; molekul adsorbat berdifusi melalui suatu lapisan batas ke permukaan luar adsorben (difusi eksternal), sebagian ada yang teradsorbsi di permukaan luar, sebagian berdifusi lanjut di dalam pori-pori adsorben (difusi internal). Proses adsorbsi pada bahan terjadi melalui tiga tahap dasar, yaitu zat terjerap ke dinding bagian luar, zat bergerak menuju pori-pori bahan dan zat terjerap ke dinding bagian dalam bahan.
6
dipisahkan secara fisik maupun kimia (Setyaningsih 1995). Dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Kinetika adsorbsi dalam penyerapan NH3 dapat digambarkan dengan model isotermis adsorbsi Freundlich. Teori isoterm adsorbsi Freundlich mengasumsikan bahwa permukaan pori adsorben bersifat heterogen dengan distribusi panas adsorbsi yang tidak seragam. Adapun bentuk persamaan Freundlich sebagai berikut (Gokce et al. 2009),log x/m = log Kf + 1/n log Ce
dimana :
x = jumlah adsorbat yang diserap (mg) m = berat adsorben (g)
Ce = konsentrasi kesetimbangan (mg/L).
Kf = intersep, menunjukkan kapasitas penyerapan dari adsorbent. 1/n = slope yang menunjukkan keragaman adsorbsi dan konsentrasinya.
Gambar 2. Kurva Adsorbsi Isotherm Freundlich (www.nature.com 2010)
2.5 JENIS BAHAN PENGISI
Bahan pengisi merupakan bahan/media yang digunakan sebagai tempat tumbuhnya mikroorganisme. Bahan yang digunakan harus memiliki nutrisi yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk tumbuh dan berkembang agar mampu mendegradasi pollutan gas yang masuk (Hirai et al. 2001).
Persyaratan untuk bahan pengisi/penyangga antara lain:
1. Kapasitas menahan air yang tinggi (Water Holding Capacity). 2. Porositas yang tinggi dan area permukaan spesifik yang luas. 3. Sifat kepadatan yang rendah.
4. Penurunan tekanan yang rendah pada berbagai kandungan air. 5. Perubahan bentuk yang sedikit pada waktu penggunaan yang lama. 6. Murah.
7. Kemampuan menyerap bau yang sesuai. 8. Ringan.
x/m (mg/g adsorbat)
Ce (mg/L) Kurva isotherm Freundlich
7
2.5.1 Kompos Bokashi
Bokashi adalah pupuk kompos yang dihasilkan dari proses fermentasi atau peragian bahan organik dengan teknologi EM4 (Effective Microorganisms 4). Keunggulan penggunaan teknologi EM4 adalah pupuk organik dapat dihasilkan dalam waktu yang relatif singkat dibanding dengan cara konvensional. Bahan untuk pembuatan bokashi dapat diperoleh dengan mudah di sekitar lahan pertanian, seperti jerami, rumput, tanaman kacangan, sekam, pupuk kandang atau pupuk gergajian (Lembar Informasi Pertanian 2001).
Kompos telah banyak digunakan dalam mendegradasi berbagai pollutan karena kompos memiliki kemampuan menahan air yang baik (Pagans et al. 2005). Kompos bokashi dapat digunakan sebagai bahan pengisi organik, karena memiliki keragaman dan jumlah mikroorganisme yang tinggi (Iranpour et al. 2005). Bahan kompos mempunyai tahanan penurunan permukaan yang lebih tinggi dibanding gambut (Devinny et al. 1999). Menurut Wu et al. (1998), kompos merupakan material yang menyediakan sumber nutrien penting yang mendukung pertumbuhan dan berkembangnya mikroorganisme.
2.5.2 Arang Sekam
Sekam padi adalah bagian terluar dari butir padi yang merupakan hasil samping saat proses penggilingan padi. Sekitar 20% dari bobot padi adalah sekam padi dan kurang dari 15% dari komposisi sekam adalah abu sekam yang selalu dihasilkan setiap kali sekam dibakar. Arang sekam digunakan sebagai bahan pengisi biofilter karena dapat meningkatkan porositas. Penambahan arang sekam dalam suatu bahan dapat menurunkan bobot isi bahan, peningkatan ruang pori total, ruang pori drainase cepat, serta penurunan ruang pori drainase lambat (Djatmiko et al. 1985).
2.5.3 Arang Kayu
Arang kayu berasal dari sisa-sisa kayu yang dibakar secara sempurna (Iskandar dan Santosa 2005). Arang merupakan hasil pembakaran bahan yang mengandung karbon yang berbentuk padat dan berpori. Sebagian besar porinya tertutup oleh hidrogen, ter, dan senyawa organik lain yang komponennya terdiri dari abu, air, nitrogen, dan sulfur.
2.6 BIOFILTER
Menurut Pagans et al. (2005), biofilter merupakan teknologi penanganan gas secara biologi dengan melewatkan gas ke media yang berisi materi organik yang mengandung populasi mikroorganisme. Biofilter mampu menghilangkan amoniak sekitar 95-98%, baik menggunakan material organik dan anorganik.
a p u d y d b m s d d d m
al. (1999) men pressure drop untuk zat penc dapat memburu
Prinsip yang telah diis dalam biofilm bersamaan den menyatakan ba senyawa organ disajikan pada Biofilte digunakan ada dalam meredu memberikan nu Gam nambahkan pe yang rendah. cemar konsentr uk, serta dapat kerja biofilter si dengan bah
yang selanjut ngan proses fi ahwa target ko nik, dan sel-s Gambar 2. r memanfaatk alah Nitrosomo uksi gas amonia
utrisi bagi pert
mbar 3. Mekan
enggunaan bio Selain keungg rasi tinggi, pH t terjadinya pen adalah dengan an pengisi. Ga tnya terjadi pr isika, kimia da omponen gas ak sel mikroorgan
kan mikroba d onas sp. Selain
ak. untuk men tumbuhan dan
nisme Proses M
ofilter tidak me gulan, biofilter dan kelembab nyumbatan. n melewatkan as-gas tersebut roses difusi da an interaksi bi kan diuraikan nisme. Mekan
dalam mendeg n Nitrosomonas numbuhkan bak
perkembangan
Metabolisme da
enghasilkan pr juga memiliki ban sulit dikend
udara kotor ke t mengalami b an biodegrada iologi (Baquer
menjadi CO2, isme proses m
gradasi NH3. s sp, bakteri he kteri tersebut d nnya.
alam Biofilm (D
roduk limbah i kelemahan, y dalikan, keada
e dalam kolom biodegradasi d
si secara aero rizo et al. 200 H2O, garam m metabolisme d
Mikroba yang eterotrof juga s diperlukan bah
Deshusses 199
lebih lanjut d yaitu tidak coc an medium ya
m-kolom biofilt an diabsorbsi obic yang terja 05). Yani (199 mineral, bebera di dalam biofi
g paling bany sering digunak han yang mam
9
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 BAHAN DAN ALAT
Bahan pengisi yang digunakan dalam penelitian ini adalah kompos bokashi, arang sekam, dan arang kayu. Gas kontaminan yang dipergunakan adalah larutan amoniak (NH3) dengan konsentrasi 5%. Asam borat (H3BO3) 0.2% sebagai larutan penjerap amoniak, aquades, HCl 0.1 N, dan indikator phenol ptalein (pp).
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah kertas saring, cawan alumunium, gelas ukur, flow meter udara, pompa kapasitas 50 liter/menit, selang plastik dengan diameter 0.5 cm, pipa paralon sebagai kolom dengan diameter 2 inci, saringan plastik, kran kecil, toples, lem aquaprof, oven, desikator, pH meter, toples, dan kawat.
3.2 METODE PENELITIAN
3.2.1 Persiapan Bahan Penyerap dan Polutan
Bahan kompos bokashi, arang sekam, dan arang kayu yang digunakan diperoleh dari penjual di Dramaga. Kompos bokashi yang masih berbentuk gumpalan dihancurkan, sehingga ukuran pertikelnya lebih kecil. Arang sekam tidak mengalami perlakuan apa-apa. Arang kayu yang dalam bentuk potongan kayu-kayu dihancurkan terlebih dahulu, sehingga berbentuk bubuk.
Amoniak sebagai pollutan diperoleh dari toko bahan kimia, Bogor. Amoniak yang digunakan berupa larutan amoniak dengan konsentrasi 25%. Amoniak selanjutnya diencerkan sampai menjadi konsentrasi 5%.
3.2.2 Pengujian Sifat Fisik-Kimia Bahan
Uji fisik terdiri dari kadar air bahan, densitas bahan, porositas, penurunan tekanan (pressure drops), Water Holding Capacity (WHC), dan Pollutant Holding Capacity (PHC). Prosedur ada pada Lampiran 2. Pengujian karakteristik kimia terdiri dari pH bahan, kandungan C, N, dan P dilampirkan pda Lampiran 1.
Tab K Ar Ar K K K K Ko Bagian at aliran uda kolom dih untuk men air pada se volume air
Unt 4 liter. Un dalam top
Kolom Baha bel 3. Komposi
Perlakuan ompos bokash rang sekam rang kayu 222 122 212 221
lom yang dig as dan bawah ara. Selang inle hubungkan den
ngukur penuru elang. Pipa U m r = 5 ml.
Gambar 4.
tuk penjenuhan ntuk meletakan
les seperti pad an
isi Bahan Peng
n
K hi
gunakan adalah pipa ditutup et diberi keran ngan pipa U ya unan tekanan k menggunakan
Kolom Bahan
n bahan pengis n cawan yang b
a Gambar 5. T
Selang inlet gisi yang Diuji Komposisi ba Kompos : Seka
2 2 2 2 : 2 : 1 : 2 : 2 : 1 : 2 : 2 :
h pipa paralon dengan penutu n untuk menga ang salah satu kolom bahan pe
selang plastik
n Pengisi dan P
si digunakan to berisi bahan pen Toples diisi den
d s .
ahan (gr) am : Arang
2 2 2 1
n berdiameter up paralon dan atur aliran udar ujungnya ditut engisi dengan dengan Ө = 1
Pipa U
oples plastik d ngisi, digunaka ngan larutan am
Batas Ujung sela tertutup disambungkan selang outlet ko
2 inchi dan n diberi selang ra yang masuk tup (Gambar 4 n melihat perbe /5 inchi, panja
dengan Ө = 8 in an saringan pla moniak 5% seb
s tinggi air ang
dengan olom
panjang 40 c g sebagai temp k. Bagian baw 4). Pipa U dibu
edaan ketinggi ang = 50 cm, d
nchi dan volum astik pada bagi
3
m m w b p (3.2.3 An
Gas gas amoni yang diser3.3 ANALIS
Data ya menggambarka mengetahui pe wilayah-bergan beberapa kelom Penentu parameter uji, (WHC), dan poGam
nalisis Penye
s amoniak yan iak akan meng rap oleh bahan
SIS DATA
ang diperoleh a an sifat masin engaruh param
nda Duncan u mpok homogen uan bahan pen yaitu kadar ollutant holdin
mbar 5. Tempat
erapan NH
3ng diadsorb ole galami kenaika
.
akan disajikan ng-masing bah
eter yang diuji untuk menget n (Walpole 199 ngisi terbaik d air, densitas, ng capacity (PH
t Penjenuhan B
3
eh bahan dianal an bobot. Selis
menggunakan han. Data terse i terhadap peny tahui segugus
95).
dilakukan den porositas baha HC), waktu jen
Bahan Pengisi
lisis dari bobot sih bobot baha
n metode deskr ebut diuji men yerapan amoni nilai tengah
ngan menggun an, pressures nuh bahan, serta
Laruta amoni
t bahan. Bahan an merupakan
riptif dengan g nggunakan uji iak dan dilanju yang berbeda
nakan metode drop, water h a rasio C/N.
Saring plastik
an ak 5%
n yang menyer banyaknya NH
grafik yang ak ANOVA unt utkan dengan u a nyata menja
12
IV. HASIL
DAN
PEMBAHASAN
4.1 KARAKTERISTIK FISIK BAHAN PENGISI
Menurut Ottengraf (1986), bahan pengisi merupakan jantung dari biofilter. Dengan demikian pemilihan bahan baku merupakan hal yang perlu diperhatikan untuk keberhasilan kinerja suatu biofilter. Hal ini terkait sifat fisik dan kimia bahan pengisi. Sifat fisik berpengaruh pada penyerapan secara fisik pollutan ke bahan pengisi. Bahan pengisi yang digunakan dalam penelitian ini adalah kompos bokashi, arang sekam, dan arang kayu.
4.1.1 Kadar Air
Dalam pemilihan bahan pengisi biofilter, diperlukan media dengan kadar air yang tinggi dikarenakan mikroorganisme pada biofilter membutuhkan air. Menurut Auria et al. (1997), kadar air bahan pengisi biofilter yang optimum pada kisaran 40-60%. Sedangkan menurut Williams dan Miller (1992), kadar air optimal untuk pertumbuhan bakteri pada biofilter antara 20-60%. Kadar air bahan pengisi (Tabel 4) berturut-turut adalah 55.78%, 6.85%. 13.17%. Kompos bokashi memiliki kadar air yang paling tinggi dan yang paling rendah adalah arang sekam.
Tabel 4. Kadar Air dan Densitas Kompos bokashi, Arang sekam, dan Arang kayu. Bahan Pengisi Kadar Air (%) Densitas (Kg/m3)
Kompos bokashi 55.78 399
Arang sekam 6.85 136
Arang kayu 13.17 347
Kompos bokashi memiliki kadar air yang paling tinggi dibandingkan dengan arang sekam dan arang kayu. Komponen-komponen organik yang ada dalam kompos menyebabkan kompos bokashi memiliki kadar air yang lebih tinggi. Arang sekam merupakan material dengan kadar air yang paling rendah, karena kandungan bahan organik yang hampir tidak ada pada arang sekam.
13
Gambar 6. Kadar Air Komposisi Bahan Pengisi.Penambahan kompos dapat mempengaruhi kadar air bahan pengisi. Peningkatan kadar air dapat dilakukan dengan menambahkan kompos . Wu et al. (1998), menyatakan bahwa kadar air dalam suatu bahan pengisi biofilter sangat penting untuk diperhatikan sebab air digunakan sebagai media pengangkutan hara-hara mineral yang sangat dibutuhkan untuk kelangsungan hidup mikroorganisme serta sebagai media pembentukan biofilm oleh mikroba yang nantinya akan berfungsi untuk mendegradasi gas polutan yang masuk ke dalam biofilter sehingga, dalam pemilihan media pengisi biofilter diperlukan media yang memiliki kadar air yang optimal bagi pertumbuhan mikroba.
4.1.2 Densitas Bahan
Densitas bahan menentukan besarnya massa bahan dalam setiap volumenya. Menurut Saputra (2008), densitas menunjukkan tingkat kerapatan bahan, makin tinggi kerapatan bahan maka makin tinggi densitasnya. Dalam pembuatan biofilter bahan pengisi yang digunakan harus memiliki densitas yang tinggi, sehingga membutuhkan volume yang tidak terlalu besar. Tingkat kerapatan bahan akan menentukan tingkat penyerapan polutan secara fisik oleh bahan pengisi. Rahmani et al. (2004), menyatakan bahwa bahan dengan densitas yang tinggi memiliki tingkat kerapatan yang tinggi, sehingga meningkatkan efisiensi proses penyerapan. Densitas masing-masing bahan pengisi dapat dilihat pada Tabel 4 di atas.
Densitas bahan pengisi berturut-turut adalah 399, 136, 347 Kg/m3. Dari hasil tersebut, kompos bokashi merupakan bahan yang memiliki tingkat kerapatan yang paling besar, sedangkan arang sekam memiliki kerapatan bahan yang paling kecil. Tingkat kerapatan bahan dipengaruhi oleh ukuran partikel bahan. Semakin kecil ukuran partikel bahan, maka kerapatan bahan akan semakin tinggi.
Densitas bahan pengisi yang dikomposisikan disajikan pada Gambar 7. Densitas bahan pada perlakuan K222 = 255 Kg/m³, K122 = 220 Kg/m³, K212 = 260 Kg/m³, K221 = 247 Kg/m³. Densitas yang paling besar adalah pada K212, sedangkan nilai densitas yang paling kecil pada K122. Penambahan jumlah arang sekam pada K122 dapat menurunkan tingkat kerapatan bahan dan penambahan kompos bokashi dan arang kayu dengan ukuran pertikel yang lebih kecil dibandingkan dengan arang sekam membuat bahan pengisi lebih rapat.
0 10 20 30 40
222 122 212 221
Kadar
Air
Bahan
(%)
14
Gambar 7. Densitas Komposisi Bahan Pengisi.Berdasarkan uji ANOVA (Lampiran 5) dengan selang kepercayaan 95%, densitas bahan berpengaruh nyata penyerapan amoniak pada konsentrasi 5%. Dengan menggunakan uji lanjut statistik, yaitu uji wilayah-berganda Duncan dengan nilai α = 0.05 (Lampiran 6), dapat disimpulkan perlakuan K122 dengan K222, perlakuan K212 dengan K221, serta perlakuan K222 dengan K221 tidak berbeda nyata, sedangkan perlakuan K212 dengan K122, perlakuan K222 dengan K122, serta perlakuan K221 dengan K122 berbeda nyata.
Densitas bahan menentukan besarnya massa bahan setiap volumenya. Bahan yang memiliki densitas yang tinggi mempunyai volume yang rendah. Ukuran partikel bahan sangat menentukan tingkat kerapatan bahan pengisi. Penggunaan arang sekam memberikan volume kolom yang lebih besar. Hal ini terlihat dari komposisi bahan pengisi dengan penggunaan sekam dalam jumlah besar menghasilkan densitas yang lebih rendah. Menurut Djatmiko (1985), penambahan sekam akan menyebabkan penurunan bobot isi bahan. Bahan yang poros seperti sekam akan mempunyai nilai kerapatan yang rendah dan luas permukaan yang lebih besar (Herhady dan Sukarsono 2007).
4.1.3 Porositas
Porositas bahan merupakan kemampuan bahan memegang air dan udara sekitar. Porositas merupakan faktor yang penting dalam proses adsorbsi secara fisik (Dubinin 1983). Air yang mampu ditahan oleh bahan akan mempengaruhi jumlah polutan yang dapat dijerab oleh bahan pengisi biofilter. Porositas bahan pengisi (Gambar 8) berturut-turut adalah 68.1, 86.71, dan 72.03%. Arang sekam memiliki porositas yang paling besar dibanding bahan lain. Menurut Huysman dan Verstraete (1993), bahan dengan densitas yang tinggi dapat menurunkan porositas.
0 50 100 150 200 250 300
222 122 212 221
De
n
si
tas
Ba
ha
n
(Kg/m3)
15
Gambar 8. Porositas Kompos Bokashi, Arang Sekam, dan Arang Kayu.Pori memegang air adalah kemampuan pori bahan dalam memegang air yang diberikan ke dalam bahan, sedangkan pori memegang udara adalah kemampuan pori bahan dalam menyangga udara.
Kemampuan bahan pengisi memegang air berturut-turut adalah 63.33, 84.70, dan 66.86%. Arang sekam mampu memegang air dalam jumlah yang paling besar dibanding bahan lain. Hal ini sesuai dengan sifat arang sekam yang poros dan berongga sehingga mampu menahan air lebih besar. Kemampuan bahan memegang udara berturut-turut adalah 4.84, 2.01, dan 5.17%. Arang sekam mampu memegang udara dalam jumlah yang paling kecil dibanding kompos bokashi dan arang kayu.
Semakin banyak jumlah air yang dapat ditahan oleh bahan, maka akan semakin kecil rongga bahan memegang udara. Air yang dilepaskan oleh bahan akan memberikan peluang bagi udara untuk masuk ke rongga bahan, sehingga rongga yang telah dipenuhi oleh air akan membuat bahan memegang udara dalam jumlah yang sedikit. Selanjutnya, akan semakin banyak jumlah pollutan yang dapat larut dalam air yang ditahan oleh bahan. Bahan pengisi yang dikomposisikan menghasilkan porositas yang berbeda. Nilai porositas pada komposisi bahan disajikan pada Gambar 9.
Gambar 9. Nilai Porositas Komposisi Bahan Pengisi. 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
122 222
212 221
Komposisi Bahan
Pori Memegang Air (%) Pori Memegang Udara (%) Porositas Bahan (%)
Por
o
si
ta
s (%)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Por
o
si
ta
s (%)
Kompos Arang
sekam Arangkayu
Pori Memegang Air (%)
Pori Memegang Udara (%) Porositas Bahan (%)
16
Dari grafik diatas, terlihat persentase bahan memegang air, bahan memegang udara, dan porositas bahan tersebut. K222 mampu memegang air sebesar 26.21%, memegang udara sebesar 48.47% dengan nilai porositas 74.67%. K212 mampu memegang air sebesar 20.06%, memegang udara sebesar 54.43%, dan nilai porositas sebesar 74.49%. Untuk K122 mampu memegang air sebesar 48.96%, memegang udara sebesar 29.40%, dan nilai porositas sebesar 78.36%. K221 mampu memegang air sebesar 17.59%, memegang udara sebesar 59.33%, dan nilai porositas bahan sebesar 76.93%. K122 memiliki kemampuan memegang air dalam jumlah yang paling besar, memegang udara yang lebih kecil, dan nilai porositas yang lebih besar dibandingkan komposisi K222, K212, dan K221. Komposisi bahan yang menggunakan jumlah kompos bokashi dalam jumlah besar cenderung mampu memegang udara dalam jumlah besar bila dibandingkan dengan komposisi bahan yang menggunakan arang sekam dalam jumlah besar. Hal ini ditunjukkan dengan K212 dan K221 yang terlihat lebih cepat kering karena melepaskan air yang paling besar dibandingkan K122.Berdasarkan uji ANOVA dengan selang kepercayaan 95% (Lampiran 5), parameter porositas bahan yang terdiri dari pori bahan memegang air dan pori bahan memegang udara memberikan pengaruh yang nyata terhadap penyerapan amoniak dengan konsentrasi larutan 5%. Uji Duncan dengan α = 0.05 (Lampiran 6), menunjukkan sifat fisik pori memegang air pada perlakuan perlakuan K122 dengan K222, perlakuan K122 dengan K212, serta perlakuan K122 dengan K221 berbeda nyata, sedangkan perlakuan K222 dengan K212, perlakuan K222 dengan K221, serta perlakuan K212 dengan K221 tidak berbeda nyata. Untuk sifat fisik pori bahan memegang udara berdasarkan uji Duncan menunjukkan perlakuan K221 dengan K212, perlakuan K221 dengan K222, serta perlakuan K212 dengan K222 tidak berbeda nyata, sedangkan perlakuan K221 dengan K122, perlakuan K212 dengan K122, serta perlakuan K222 dengan K122 berbeda nyata.
Penggunaan kompos bokashi mempengaruhi kemampuan bahan pengisi dalam memegang air. Pada saat pengamatan porositas bahan, terlihat kompos bokashi yang dapat menerima air dalam jumlah besar, tetapi juga mampu melepaskan air dalam waktu cepat. Hal ini berbeda dengan yang terjadi pada arang sekam. Arang sekam terlihat lebih lama melepaskan air yang diberikan.
4.1.4 Penurunan Tekanan (
Pressure Drops
)
17
Tabel 5. Penurunan Tekanan Bahan.Bahan Pengisi P awal (Pa) P akhir (Pa) ∆P (Pa)
Kompos bokashi Arang sekam Arang kayu K222 K122 K212 K221
725.2 725.2 725.2 725.2 725.2 725.2 725.2
68.6 191.1 164.15
80.85 83.30 112.7 98
656.6 534.1 561.1 644.4 641.9 612.5 627.2
Dari hasil di atas dapat dilihat perubahan tekanan untuk kompos bokashi sebesar 656.6 Pa, arang sekam sebesar 534.1 Pa, dan arang kayu 561.1 Pa. Kompos memiliki penurunan yang paling besar dibandingkan dengan bahan lain, sedangkan arang sekam mengalami penurunan yang paling kecil. Jekayinfa (2006), menyatakan penurunan tekanan yang lebih besar terjadi pada bahan dengan kadar air yang lebih tinggi.Kompos bokashi adalah material yang memiliki kadar air yang lebih besar dibandingkan dengan arang sekam dan arang kayu. Bahan yang mengalami penurunan tekanan bahan yang lebih besar memiliki kemampuan menyumbat yang lebih besar. Kompos bokashi dengan ukuran partikel yang lebih kecil akan lebih mampu menyumbat selang aliran udara.
Penurunan tekanan bahan pada masing-masing komposisi bahan pengisi menunjukkan hasil, K122 sebesar 641.9 Pa, K222 sebesar 644.4 Pa, K212 sebesar 612.5 Pa, dan K221 sebesar 627.2 Pa. Komposisi bahan pengisi K222 memiliki penurunan tekanan yang lebih besar. Komposisi K122 memiliki penurunan tekanan yang paling besar dan K221 lebih besar dari pada K212. Pada komposisi ini, jumlah arang kayu mempengaruhi penurunan tekanan bahan, karena ukuran partikel arang kayu yang berbentuk powder, sehingga lebih kecil dibandingkan dengan arang sekam.
Berdasarkan penelitian yang pernah dilakukan oleh Jekayinfa (2006), bahan dengan kadar air 9.5% (basis basah) dengan laju alir 0.275m3/m2s dengan densitas 153.94 Kg/m3, memiliki besar pressure drop per unit 1002 Pa/m, sedangkan bahan dengan kadar air 37.7% (basis basah) dengan laju alir 0.275 m3/m2s dengan densitas 161.25 Kg/m3, memiliki besar pressure drops per unit 577 Pa/m.
Penurunan tekanan menunjukkan umur pakai bahan pengisi yang digunakan. Semakin besar penurunan tekanan bahan, maka bahan sudah tidak baik digunakan sebagai bahan pengisi biofilter karena selang outlet akan tersuumbat oleh bahan. Media pengisi biofilter memerlukan bahan yang memiliki kemampuan penurunan tekanan yang kecil sepanjang pemakaian bahan pengisi. Bila selang outlet dipenuhi oleh bahan pengisi, maka bahan pengisi harus diganti, sehingga tidak mengganggu kinerja biofilter.
18
4.1.5
Water Holding Capacity
(WHC)
Water holding capacity merupakan kemampuan bahan dalam menahan air. Hirai et al. (2001), menyatakan bahan pengisi mempunyai daya ikat maksimum terhadap air, hal ini dipengaruhi oleh ukuran diameter pori dan porositas bahan, sehingga mempengaruhi kapasitas penghilangan pollutan secara fisik. Pengamatan jumlah air yang dapat ditahan oleh bahan dilakukan setiap 3 jam sekali selama 24 jam. Dari hasil pengamatan (Gambar 10) terlihat air yang mampu ditahan oleh bahan mengalami penurunan.
Pada jam pertama, arang sekam lebih banyak menahan air dibanding dengan kompos bokashi dan arang, yaitu 86.71% dilanjutkan hingga 24 jam diperoleh 51.08%. Arang kayu menahan sebesar 72.04% air pada jam pertama dan dilanjutkan hingga 24 jam diperoleh 5.96% air yang dapat ditahan oleh bahan. Kompos bokashi menahan sebesar 68.22% air pada jam pertama dan mencapai nilai 0 setelah 24 jam. Berarti, kompos bokashi sudah tidak menahan air lagi setelah 24 jam. Arang sekam terlihat lebih baik dalam menahan air dibandingkan dengan arang kayu dan kompos bokashi. Hingga selama lebih dari 24 jam arang sekam lebih banyak menahan air.
Gambar 10. WHC Kompos bokashi, Arang sekam, dan Arang kayu.
Jumlah air yang mampu ditahan oleh bahan yang dikomposisikan (Gambar 11) bervariasi. Pada waktu awal pemberian air, bahan K221 mampu menahan air sebesar 79.96% lebih besar dibandingkan dengan K122 yang mampu menahan sebesar 78.43%, K222 yang mampu menahan 74.82%, dan K212 sebesar 74.50%. Setelah 24 jam, jumlah air yang mampu ditahan oleh K122 adalah sebesar 49.19%, K222 mampu menahan sebesar 26.85%, K212 mampu menahan air sebesar 20.09%, dan K221 mampu menahan air sebesar 17.46%. Penurunan yang dialami oleh bahan K122 lebih landai bila dibandingkan dengan K222, K212, dan K221. Dari pengamatan yang dilakukan setiap 3 jam, bahan melepaskan air sehingga jumlah air yang ditahan oleh bahan mengalami penurunan.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Wa
ter
Holding
Ca
p
a
ci
ty
(%
)
Jam ke‐
Kompos
19
Gambar 11. WHC Komposisi Bahan Pengisi.Tabel 6. Fungsi Linear Kurva WHC
Komposisi Persamaan Regresi Linear R2
Kompos bokashi Arang sekam Arang kayu K222
Y= -8.609x + 68.62 Y= -7.881x + 72.66 Y= -3.772x + 88.58 Y= -5.31x + 78.64
0.951 0.970 0.959 0.976
K122 Y= -3.254x + 81.02 0.972
K212 Y= -5.79X + 76.57 0.963
K221 Y= -6.82X + 80.91 0.987
Berdasarkan uji ANOVA dengan selang kepercayaan 95% (Lampiran 5), diperoleh bahwa parameter WHC berpengaruh secara nyata terhadap penyerapan gas amoniak dengan konsentrasi larutan 5%. Dari hasil uji lanjut Duncan dengan α = 0.05 (Lampiran 6), menunjukkan perlakuan K122 dengan K222, perlakuan K122 dengan K221, perlakuan K122 dengan K212, serta perlakuan K222 dengan K212 berbeda nyata terhadap penyerapan air, sedangkan perlakuan K222 dengan K221, K221 dan dengan perlakuan K212 tidak berbeda nyata.
Penggunaan kompos bokashi mempengaruhi komposisi bahan dalam menahan air yang diberikan. Kompos lebih cepat melepaskan air yang diberikan dan air dalam bahan. Arang sekam lebih cenderung menahan air dan tidak menyerap air yang diberikan, sehingga arang sekam sulit melepaskan air. Water Holding Capacity (WHC) menunjukkan kemampuan bahan dalam menahan air yang diberikan hingga selang waktu tertentu, sehingga bahan tidak kering dan mampu meningkatkan kemampuan menjerap gas dan mendukung perkembangan bakteri pendegradasi amoniak.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Wa
ter
H
o
lding
Ca
p
a
ci
ty
(%)
Jam ke‐
K222
K122
K212
[image:33.612.154.442.301.432.2]20
4.1.6
Pollutant Holding Capacity
(PHC)
Pollutant holding capacity (PHC) menunjukkan kemampuan bahan menahan pollutan. Amoniak yang ditangkap oleh bahan selanjutnya diadsorbsi sampai bahan menjadi jenuh oleh pollutan selama waktu tertentu.
Kapasitas masing-masing bahan pengisi menahan amoniak (Gambar 12) berada diantara -1.1x10-4 - 1.5x10-3 g-N/g bk. Jumlah amoniak yang ditahan oleh bahan dipengaruhi oleh ukuran partikel bahan, bahan dengan densitas yang tinggi memiliki tingkat kerapatan yang tinggi sehingga meningkatkan efisiensi proses penyerapan (Rahmani et al. 2004).
[image:34.612.214.490.345.498.2]Jumlah amoniak yang mampu ditahan oleh kompos menunjukkan hasil yang negatif dan mengalami penurunan tiap jam. Berbeda halnya dengan arang sekam. Arang sekam menunjukkan grafik peningkatan jumlah amoniak yang ditahan tiap jam sampai bahan jenuh menyerap gas amoniak. Pada jam ke-5, bahan jenuh menyerap amoniak dengan jumlah amoniak yang ditahan oleh arang sekam adalah sebesar 1.5x10-3g-N/g bk. Hasil tersebut lebih tinggi dibandingkan dengan kompos yang terlihat tidak menahan amoniak dalam bahan dan cenderung mengalami penurunan tiap jamnya. Sampai jam ke-6 kompos belum juga jenuh oleh gas amoniak. Arang kayu jenuh pada jam ke-6 dan mampu menahan 0.4x10-3 g-N/g bk.
Gambar 12. Pollutan Holding Capacity Bahan
Kompos terlihat mengalami penurunan diduga disebabkan oleh air yang terkandung dalam bahan menguap ke sekitar tempat penjenuhan, sehingga mengurangi bobot bahan. Hal ini terlihat pada saat proses penjenuhan, adanya uap air pada bagian bawah penutup toples tempat penjenuhan. Uap air ini dikarenakan dihasilkannya energi panas yang membuat kompos melepaskan air. Kompos lebih banyak melepaskan air dibandingkan arang kayu dan arang sekam.
Komposisi bahan pengisi (Gambar 13) menunjukkan kemampuan menahan polutan. Komposisi K222 memerlukan waktu 5 jam untuk jenuh dan menahan 0.029x10-3 g-N/g bk. Pada bahan dengan perbandingan 1:2:2, bahan jenuh mengadsorbsi amoniak pada jam ke-4 dan mampu menahan amoniak sebesar 0.047x10-3 g-N/g bk. Bahan dengan komposisi K212 jenuh pada jam ke-6 dan mampu menahan sebesar 0.28x10-3 g-N/g bk. Pada komposisi K221, bahan jenuh pada jam ke-6 dan menahan amoniak sebesar 0.043x10-3 g-N/g bk.
‐0.6
‐0.4
‐0.2
‐1E‐15 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0 1 2 3 4 5 6 7
Jumlah
Amoniak
yan
g
Ditahan
(g
‐
N/
g
bk
)
x10
‐³
Jam ke‐
21
Gambar 13. PHC Komposisi Bahan Pengisi.Tabel 7. Fungsi Logaritma Kurva Adsorbsi Gas Amoniak.
Penggunaan kompos pada komposisi dapat menahan amoniak lebih lama, sehingga waktu jenuh bahan lebih panjang dibandingkan dengan arang sekam dan arang kayu, seperti yang terjadi pada K122 dengan jumlah kompos lebih kecil jenuh hingga 4 jam, dan pada K212, K221 memerlukan waktu yang lebih lama untuk menjadi jenuh. Hal ini dapat disebabkan tingkat kerapatan pada K122 lebih kecil, yaitu 219.89 Kg/m3 dibandingkan dengan K212, yaitu 259.87
Kg/m3 dan K221, yaitu 246.69 Kg/m3. Berdasarkan uji ANOVA dengan selang kepercayaan 95%,
parameter PHC tidak mempengaruhi secara nyata terhadap penyerapan amoniak dengan konsentrasi 5%.
Setelah mengalami fase adsorbsi, bahan dibiarkan di udara terbuka selanjutnya akan terjadi proses desorbsi, yaitu tahap dimana bahan akan melepaskan gas yang dijerap. Tidak semua gas amoniak akan dilepaskan ke udara pada tahap desorbsi ini. Pada tahap ini, sebagian gas amoniak yang dijerap akan tertahan di dalam bahan. Proses desorbsi menyebabkan bahan akan mengalami penurunan bobot sampai bahan menjadi konstan (Gambar 14).
Dari grafik terlihat penurunan bobot setelah bahan mengalami kejenuhan. Penurunan bobot terjadi hingga bahan mencapai bobot konstan. Kompos bokashi terlihat mengalami penurunan hingga di bawah nilai 0 dan waktu untuk melepaskan gas amoniak yang dijerap lebih panjang
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
0 1 2 3 4 5 6
Jumlah Amoniak ya ng Tertahan (g ‐ N/ g bk ) x10 ‐³
Jam ke‐ K222
K122
K212
K221
Bahan Persamaan Regresi
Logaritma R
2
Kompos bokashi Y= -1.52ln(x) + 0.242 0.618 Arang sekam Y= 7.147ln(x) + 1.471 0.920 Arang kayu
K222 K122 K212 K221
Y= 1.667ln(x) + 1.162 Y= 0.014ln(x) + 0.001 Y= 0.020ln(x) + 0.008 Y= 0.015ln(x) - 0.031 Y= 0.021ln(x) + 0.003
22
dibandingkan dengan arang sekam dan arang kayu, yaitu selama 40 menit. Arang sekam mampu menyerap gas amoniak lebih besar dibandingkan kompos dan arang kayu dan melepaskan gas hingga mencapai bobot konstan pada menit 30. Arang kayu terlihat lebih baik dibandingkan dengan kompos bokashi dalam hal menyerap gas amoniak dan lebih lama melepaskan gas, yaitu pada menit 50.Gambar 14. Desorbsi Gas Amoniak oleh Kompos Bokashi, Arang Sekam, dan Arang Kayu.
Bahan-bahan pengisi tersebut akan menunjukkan hasil yang berbeda pada saat dilakukan komposisi dengan perbandingan tertentu. Dari grafik (Gambar 15) terlihat bahan mengalami penurunan bobot hingga mencapai bobot konstan.
Gambar 15. Desorbsi Gas Amoniak oleh Komposisi Bahan Pengisi.
‐8 ‐7 ‐6 ‐5 ‐4 ‐3 ‐2 ‐1 0 1 2 3 4 5
10 20 30 40 50
Jumlah Amon iak yan g Dilepas (g ‐ N/g bk ) x10 ‐ 4
Waktu (menit)
Kompos bokashi Arang sekam Arang kayu
‐3.0 ‐2.5 ‐2.0 ‐1.5 ‐1.0 ‐0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
10 20 30 40 50 60 70 80 90
Ju m la h Amoniak ya ng Dilepas (g ‐ N/ g bk ) x10 ‐ 4
Waktu (menit)
K222
K122 K212
23
Tabel 8. Fungsi Logaritma Kurva Desorbsi Gas Amoniak.Bahan Pengisi
Persamaan Regresi
Logaritma R
2
Kompos bokashi Y= -0.35ln(x) - 0.257 0.963 Arang sekam Y= -0.10ln(x) + 0.409 0.805
Arang kayu Y= -0.13ln(x) + 0.363 0.891
K222 Y= -0.08ln(x) + 0.117 0.988
K122 Y= -0.07ln(x) + 0.094 0.979
K212 Y= -0.12ln(x) + 0.104 0.959
K221 Y= -0.12ln(x) + 0.098 0.946
Komposisi bahan dengan perbandingan jumlah kompos bokashi yang lebih kecil dari arang sekam dan arang kayu; K122, proses pelepasan gas amoniak lebih cepat dibandingkan dengan K212 dan K221, yaitu selama 60 menit hingga bahan mencapai bobot konstan. Pada komposisi 221 waktu yang diperlukan untuk melepaskan gas amoniak lebih lama, yaitu 90 menit, sedangkan pada komposisi K212 diperlukan waktu selama 80 menit untuk melepaskan gas amoniak ke udara hingga mencapai bobot konstan.
Tingkat kerapatan bahan akan mempengaruhi waktu yang diperlukan bahan untuk melepaskan gas yang dijerap. Pada komposisi bahan dengan jumlah kompos yang lebih besar memerlukan waktu yang lebih lama untuk melepaskan gas.
4.2 KARAKTERISTIK KIMIA BAHAN PENGISI
Proses pendegradasian pollutan oleh biofilter dilakukan oleh mikroorganisme. Pertumbuhan mikroorganisme tidak hanya memerlukan sumber energi, air, tetapi juga memerlukan material-material lain yang mendukung pertumbuhan, yang disebut dengan nutrien (Richards 1987) serta diperlukannya pH yang sesuai (Agustiyani et al. 2004).
4.2.1 pH Bahan
Tabel 9. N Bahan P Kompos Arang se Arang ka K222 K122 K212 K221 Ket al. (1985) mempeng Nitrosomo 2004). Me pengoksid digunakan pengoksid Kom K122 mem 7.8.Bahan masih be mikroorga
4.2.2 Pe
Bah memiliki bahan pen cahaya denNilai Derajat K Pengisi
bokashi ekam ayu
tiga bahan pen menyatakan n aruhi kelarutan onas, Nitrosoc enurut Retledg dasi ammonia y n masih bera dasi amoniak. mposisi bahan miliki pH 8, K n pengisi yang
erada dalam anisme pengok
ngamatan M
han pengisi ya karakteristik d ngisi dilakukan ngan perbesara
a. Arang sekam
Keasaman (pH)
ngisi yang digu nilai pH sangat n suatu zat. Mi coccus, Nitroso
ge (1994), der yang bersifat a ada dalam ki
n pengisi (Tab K222 dengan g dikomposisi kisaran nilai ksidasi amoniak
Mikroskopi
ang digunakan dan penampak n secara visua an 4 kali.m Bahan Pengisi pH Bahan 7.9 7.2 8.4 8.1 8.0 8.1 7.8
unakan untuk b t berpengaruh d ikroorganisme ospira, Nitroso rajat keasaman autotrofik berk
isaran pH ya
el 9), juga me pH 8.1, K212 memiliki nila i derajat kea k.
k
n seperti, kom kan yang berbe al dengan mel
i.
iofilter memili dalam proses a yang berperan olobus, dan N n (pH) optimu kisar dari 7.5 sa
ang optimum
emiliki derajat 2 memiliki nil ai pH sekitar 7
asaman yang
mpos bokashi, eda (Gambar ihat langsung
b. Arang
iki sifat yang b adsorbsi secara n mengoksidasi Nitrosovibro (A
um untuk pertu ampai 8.5. Bah untuk pertum
keasaman yan lai pH 8.1, da
7.8 sampai 8. optimal bag arang sekam, 16). Pengama dan menggun g kayu basa. Djatmiko a fisik, karena p
i amoniak adal Agustiyani et
umbuhan bakt han pengisi ya mbuhan bakt
ng bersifat bas n K221 nlai p 1. Nilai terseb gi pertumbuh
Dar organik ya satu bahan dan arang berbentuk Pad lebih keci menunjuk ukuran pa partikel y tingkat ke Ara bokashi d Keporosan yang rend yang lebih Per sebagai pe akan mem melakukan amoniak ( Tabel 10. Ba Kompos Kompos Komp Gambar 16 ri pengamatan ang tersusun n pengisi yang g kayu karena k sekam padi da da pengamatan il dibandingka kkan potongan-artikel yang k yang jauh lebih
rapatan dan de ang sekam ter dan arang kay n arang sekam dah. Bahan den
h besar (Pagans rbedaan karak engisi biofilter mberikan hasil n penghilanga (Tabel 10). Efisiensi Peng ahan Pengisi
s dan karbon ak , tanah, dan ara
sekam pos, tanah, dan
sekam Kompos
6. Penampakan
n dengan meng atas jerami, da g memiliki kad a komposisi y an arang kayu t n terlihat komp an arang sekam -potongan keci kecil-kecil, teta
h besar. Ukur ensitas bahan p rlihat memben yu. Arang sek m menyebabkan ngan tingkat k s et al. 2007). kteristik bahan r menyebabkan l yang berbeda an gas amoni
ghilangan Amo Ef Peng ktif > ang
7 n
1 90
c. Kompos bo
Bahan Pengisi
ggunakan mikr aun-daunan, d dar air yang tin yang menyus
terlihat seperti pos bokashi da m. Arang kayu il kayu, begitu
api berbeda d ran partikel pe pengisi. ntuk pori yang kam merupaka n arang sekam keporosan yang
n yang diguna n gas amoniak a. Beberapa p iak menunjukk
oniak dari Bebe fisiensi ghilangan > 95% 70% 100% 0-95% okashi
i dengan Mikro
roskop, kompo dan tanah. Kom
nggi jika diban sun kompos b
potongan-poto an arang kayu
u tampak sep juga dengan k dengan arang
enyusun bahan
g lebih besar an salah satu
memiliki dens g tinggi memb
akan, seperti k yang mampu penelitian pada kan efisiensi erapa Bahan Beban amon (g-N/kg bhn/h 0.00792-0.0 99.02 2.864 0.06-7.34 oskop Cahaya
os bokashi terd mpos bokashi m
ndingkan deng bokashi. Arang ongan kecil kay
memiliki ukur erti granul-gra kompos bokash sekam yang m n pengisi akan
dibandingkan material yang sitas dan kema berikan ruang
kadar air, de diserap dan d a skala lapang bahan dalam niak hari) 039 Lian Sap 4 Indr Nurc Perbesaran 4x
diri dari mater merupakan sal gan arang seka g sekam terlih
yu.
ran partikel ya anul yang mas hi yang memili memiliki ukur n mempengaru
dengan komp g bersifat poro ampuan memad transfer oksig
nsitas, porosit dihilangkan ten gan yang pern
menghilangk
Peneliti ng et al. 2000
26
4.2.3 Komposisi C, N, P Bahan Pengisi
Mikroorganisme yang digunakan untuk mendegradasi gas amoniak, memerlukan nutrien untuk dapat bertahan hidup. Nutrien berasal dari bahan pengisi maupun yang ditambahkan ke dalam bahan pengisi. Untuk mendukung keberlangsungan pertumbuhan bakteri tersebut nutrien penting yang diperlukan adalah Karbon, Nitrogen, dan Fosfor.
Karbon dan nitrogen merupakan elemen yang diperlukan untuk pertumbuhan mikroorganisme dalam jumlah besar. Unsur karbon dapat meningkatkan energi dan biosintesis, sehingga unsur karbon yang cukup sangat diperlukan, sedangkan unsur nitrogen untuk mempercepat pertumbuhan sel (Trismilah dan Sumaryanto 2005). Fosfor diperlukan dalam jumlah yang cukup untuk perkembangbiakan dan pertumbuhan mikroba.
Rasio C/N merupakan indikator yang dapat digunakan dalam pemenuhan nutrisi bagi bakteri. Dari rasio C/N dapat diketahui nilai optimum nutrisi dalam bahan untuk pertumbuhan bakteri pendegradasi.
Tabel 11. Kandungan C, N, dan P Kompos bokashi, Arang sekam, dan Arang kayu.
Bahan pengisi C (%) N (%) P (%) C/N
Kompos bokashi 26.64 0.83 0.36 32.09
Arang sekam 55.33 1.33 0.27 41.60
Arang kayu K222 K122 K212 K221
25.63 71.73 37.71 31.97 37.91
0.98 2.09 1.09 0.99 1.06
0.15 0.52 0.24 0.26 0.28
26.15 34.32 34.59 32.29 35.76
Dari Tabel 11 diatas, Karbon dan Nitrogen lebih banyak terkandung pada arang sekam yaitu 55.33% dan 1.33%. Unsur karbon banyak terkandung pada bahan-bahan yang mengalami pembakaran, seperti arang sekam. Kompos bokashi lebih banyak mengandung Fosfor yaitu sebesar 0.36%. Nisbah C/N paling besar terkandung pada arang sekam, yaitu sebesar 41.60. Kompos bokashi hanya mengandung 32.09, dan arang kayu memiliki C/N yang paling kecil, yaitu 26.15.
27
4.3 PERBANDINGAN PARAMETER BAHAN MENGGUNAKAN METODE
RANKING
Parameter-parameter untuk metode ranking merupakan parameter yang digunakan sebagai syarat bahan pengisi dalam biofilter. Kisaran nilai dengan metode rangking dilakukan dengan cara memberikan nilai secara berurutan. Bobot nilai yang dimulai dari nilai 1 untuk biofilter dengan hasil pengukuran yang paling baik, selanjutnya 2, 3, dan yang paling buruk 4. Jumlah paling kecil akan diberikan ranking 1.
4.3.1 Kompos Bokashi, Arang sekam, dan Arang kayu
Pemberian bobot 1 pada bahan kompos bokashi, arang sekam, dan arang kayu diberikan apabila memiliki kadar air yang optimum bagi pertumbuhan mikroorganisme, yaitu 20-60%, memiliki porositas, pori memegang air, kemampuan menahan air (WHC), dan kemampuan menahan polutan (PHC) yang paling tinggi, memiliki densitas, pori memegang udara, pressure drops yang paling rendah, memiliki waktu jenuh yang paling lama, dan rasio C/N yang paling besar, selanjutnya 2, dan 3 untuk bahan yang paling buruk. Dari hasil uji ranking (Tabel 12) terlihat bahwa, bahan pengisi arang sekam mendapatkan ranking 1 dengan jumlah nilai yang paling kecil, selanjutnya arang kayu mendapat ranking 2, dan kompos bokashi pada posisi ranking 3. Hal ini menunjukkan bahwa arang sekam memiliki sifat yang baik dalam penyerapan gas amoniak.
Arang sekam memiliki kadar air 6.85%, densitas sebesar 136 Kg/m3, pori memegang udara sebesar 2.01%, pori memegang air sebesar 84.70%, porositas 86.71%, pressure drops (penurunan tekanan) sebesar 534.1 Pa, Water Holding Capacity (WHC) sebesar 51.08%, dan Pollutant Holding Capacity (PHC) sebesar 1.5x10-3 g-N/g bk dengan waktu jenuh 5 jam, rasio C/N 41.60, dan waktu untuk melepaskan gas adalah 30 menit.
4.3.2 Komposisi Bahan Pengisi
Pemberian bobot 1 pada komposisi bahan pengisi diberikan apabila memiliki kadar air yang optimum bagi pertumbuhan mikroorganisme, yaitu 20-60%, memiliki porositas, pori memegang air, kemampuan menahan air (WHC), dan kemampuan menahan polutan (PHC) yang paling tinggi, memiliki densitas, pori memegang udara, pressure drops yang paling rendah, memiliki waktu jenuh yang paling lama, dan rasio C/N yang paling besar, selanjutnya 2, 3, dan nilai 4 untuk bahan yang paling buruk. Jumlah bobot yang paling rendah akan diberikan ranking 1 dan paling tinggi akan diberikan ranking 4.
28
Tabel 12. Rangking Terhadap Parameter Uji pada Kompos bokashi, Arang sekam, dan Arang kayu.No Paramter Uji
Bahan Pengisi Bobot
K. bokashi A. sekam A. kayu K. bokashi A. sekam A. kayu
1 Kadar air (%) 55.78 6.85 13.17 1 3 2
2 Densitas(Kg/m3) 399 136 347 3 1 2
3 Porositas (%) 68.16 86.71 72.03 3 1 2
4 Pori memegang udara (%) 4.84 2.01 5.17 2 1 3
5 Pori memegang air (%) 63.33 84.70 66.86 3 1 2
6 Press.Drops (Pa) 656.6 534.1 561.1 3 1 2
7 WHC (%) 0 51.08 5.96 3 1 2
8 PHC(g-N/g bk) 0 1.5x10-3 4x10-4 3 1 2
9 Wkt.jenuh (jam) 4 5 6 3 2 1
10 Rasio C/N 32.09 41.60 26.15 2 1 3
Jumlah 26 13 21
29
Tabel 13. Metode Rangking Terhadap Parameter Uji pada Komposisi Bahan Pengisi.No Parameter
Komposisi Bahan Pengisi Bobot
K222 K122 K212 K221 K222 K122 K212 K221
1 Kadar air (%) 25.28 19.32 27.58 26.11 3 4 1 2
2 Densitas(Kg/m3) 255.19 219.89 259.87 246.69 3 1 4 2
3 Porositas (%) 74.67 78.36 74.49 76.93 3 1 4 2
4 Pori memegang udara (%) 48.47 29.40 54.43 59.33 2 1 3 4
5 Pori memegang air (%) 26.21 48.96 20.06 17.59 2 1 3 4
6 Press.Drops (Pa) 644.35 641.9 612.5 627.2 4 3 1 2
7 WHC (%) 26.85 49.19 20.09 17.46 2 1 3 4
8 PHC(g-N/g bk) 2.9x10-5 4.7x10-5 2.8x10-4 4.3x10-5 4 2 1 3
9 Wkt.jenuh (jam) 5 4 6 6
35.76
2 3
3 2
1 4
1 1
10 Rasio C/N (%) 34.32 34.59 32.29
Jumlah Nilai 28 22 25 25
30
V. KESIMPULAN
DAN
SARAN
5.1 KESIMPULAN
Secara fisik, arang sekam memiliki sifat yang dapat dijadikan sebagai salah satu bahan yang dapat menyerap bau amoniak. Hal ini dapat dilihat dari sifat arang sekam yang memiliki sifat yang baik dalam menyerap bau amoniak, yaitu porositas, kemampuan pori bahan memegang air, WHC, dan PHC yang paling tinggi, memiliki densitas, pori memegang udara, penurunan tekanan bahan yang paling rendah, waktu jenuh yang lama, serta waktu yang paling lama untuk melepaskan gas amoniak. Arang sekam mampu mengadsorbsi amoniak sebesar 1.5x10-3 g-N/g bk dan jenuh selama 5 jam.
Komposisi bahan dengan dengan jumlah kompos bokashi yang lebih sedikit, arang sekam dan arang kayu lebih besar; K122 lebih baik dibandingkan dengan K212 atau K221, dan lebih baik dari K222. Pada komposisi K122 dihasilkan sifat yang baik, antara lain porositas bahan, pori memegang air, dan WHC bahan meningkat, memiliki densitas, kemampuan pori bahan memegang udara, dan penurunan tekanan bahan menjadi lebih kecil. Pada komposisi ini dihasilkan kadar air yang lebih rendah dan waktu jenuh yang lebih singkat dibandingkan komposisi yang lain, yaitu 19.32% dan jenuh selama 4 jam. K122 mampu mengadsorbsi amoniak sebesar 4.7x10-5 g-N/g bk dengan waktu jenuh 4 jam.
Secara kimia, masing-masing bahan dan komposisi bahan pengisi memiliki nilai pH yang cenderung basa, kecuali arang sekam yang bersifat netral. Nilai pH bahan pengisi sekitar 7.8 - 8.1, dan arang sekam sekitar 7.2. Nisbah C/N paling besar terkandung pada arang sekam, yaitu sebesar 41.60. K221 memiliki nilai nutrisi yang lebih tinggi dibandingkan komposisi yang lainnya, yaitu 35.76. Penggunaan arang sekam pada komposisi bahan pengisi meningkatkan rasio C/N bahan pengisi.
5.2 SARAN
1. Arang sekam dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif bahan penyerap pollutan amoniak. 2. Penggunaan arang sekam dapat meningkatkan rasio C/N komposisi bahan yang berguna sebagai
penyokong nutrisi bagi pertumbuhan dan perkembangan mikroorganisme dalam biofilter. 3. Perlu dilakukan pengkajian lebih lanjut pada komposisi bahan dengan jumlah salah satu bahan
31
DAFTAR PUSTAKA
Agustiyani, D., H. Imamuddin., E. N. Faridah., dan Oedjijono. 2004. Pengaruh pH dan Substrat Organik Terhadap Pertumbuhan dan Aktivitas Bakteri Pengoksidasi Amonia. J. of Biodiversitas. 5 (2): 43-47.
AOAC. 1995. Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemist. Washington.
Auria, R., A.-C. Aycagner, and J. S. Devinny. 1997. Influence of Wate
